1. Trang Chủ
  2. Điện - Điện tử
  3. Giáo Trình: Những nguyên lý động cơ đốt trong

Giáo Trình: Những nguyên lý động cơ đốt trong

Kể từ khi con người phát minh được kỹ thuật biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác, mà chủ yếu biến thành cơ năng (gọi là công cơ) thì sức lao động được giảm thiểu một cách kinh ngạc, năng suất lao động tăng vượt bậc và giá thành sản phẩm làm ra ngày càng giảm. Từ đó các phương tiện giao thông vận tải cổ xưa của con người như: xe ngựa, xe bò… được cơ giới hóa thành xe tự chạy như các loại xe: ôtô, máy kéo, tàu thủy, tàu hỏa, máy bay, cho đến... BỘ MÔN ĐỘNG CƠ Giáo Trình Nguyên lý động cơ

Thể loại Tài liệu miễn phí Điện - Điện tử

Số trang 75

Ngày tạo 8/30/2018 1:13:18 AM +00:00

Loại tệp DOC

Kích thước 0.39 M

Tên tệp

Tải Giáo Trình: Những nguyên lý động cơ đốt trong (.docx) Tải Giáo Trình: Những nguyên lý động cơ đốt trong (.pdf)

Xem mẫu

  1. BỘ MÔN ĐỘNG CƠ Giáo Trình Nguyên lý động cơ đốt trong 1
  2. BỘ MÔN ĐỘNG CƠ Mục Lục Giáo Trình ............................................................................................................................................... 1 ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ NGUỒN ĐỘNG LỰC .................................................................................... 4 CỦA ÔTÔ HIỆN NAY ............................................................................................................................. 4 Vai trò của động cơ đốt trong và ôtô đối với sự phát triển của xã hội loài ngƣời: ................................... 4 PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ........................................................................................................................ 14 Phân loại theo số xilanh: ......................................................................................................................... 14 Phân loại theo vị trí tƣơng đối của xilanh với trục khuỷu: ..................................................................... 14 Phân loại theo số hàng xilanh: ................................................................................................................ 14 Phân loại theo số trục khuỷu: .................................................................................................................. 15 CÁC HỆ THỐNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG: ............................................................................. 15 Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền: ............................................................................................................. 15 Cơ cấu phối khí: ...................................................................................................................................... 15 Hệ thống đánh lửa: .................................................................................................................................. 16 PHẦN 1: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG .......................................................... 18 § I.ĐỊNH NGHĨA CÁC DANH TỪ KỸ THUẬT CƠ BẢN .................................................................. 18 Quá trình công tác: .................................................................................................................................. 18 Chu trình công tác: .................................................................................................................................. 18 Kỳ (hay thì) (stroke): .............................................................................................................................. 18 Điểm chết (tử điểm-point mort): ............................................................................................................. 18 Hành trình của piston(s): ......................................................................................................................... 19 Thể tích buồng nén (Vc): ........................................................................................................................ 19 HÀNH TRÌNH THỨ NHẤT: HÀNH TRÌNH NẠP ...................................................................... 20 HÀNH TRÌNH THỨ HAI: HÀNH TRÌNH NÉN .......................................................................... 20 HÀNH TRÌNH THỨ BA: HÀNH TRÌNH CHÁY VÀ GIẢN NỞ ................................................ 20 HÀNH TRÌNH THỨ TƢ: HÀNH TRÌNH THẢI .......................................................................... 20 HÀNH TRÌNH THỨ NHẤT: HÀNH TRÌNH NẠP ...................................................................... 21 HÀNH TRÌNH THỨ HAI: HÀNH TRÌNH NÉN .......................................................................... 21 HÀNH TRÌNH THỨ BA: HÀNH TRÌNH CHÁY VÀ GIẢN NỞ ................................................ 21 HÀNH TRÌNH THỨ TƢ: HÀNH TRÌNH THẢI .......................................................................... 22 HÀNH TRÌNH THỨ NHẤT: ......................................................................................................... 22 HÀNH TRÌNH THỨ HAI: ............................................................................................................. 22 HÀNH TRÌNH THỨ NHẤT: ......................................................................................................... 23 HÀNH TRÌNH THỨ HAI: ............................................................................................................. 23 §IV. SO SÁNH ĐỘNG CƠ 2 KY VÀ 4 KỲ .......................................................................................... 24 §V. SO SÁNH ĐỘNG CƠ DIEZEL VÀ ĐỘNG CƠ XĂNG: ............................................................... 24 I. VỀ CẤU TẠO ..................................................................................................................................... 24 III. ƢU KHUYẾT ĐIỂM ĐỘNG CƠ DIESEL SO VỚI ĐỘNG CƠ XĂNG ........................................ 25 Ƣu ........................................................................................................................................................... 25 IV. CÁC HỆ THỐNG KHÁC ................................................................................................................ 25 §VI. PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ DIESEL ................................................................................................. 26 Có lắp tiêu bộ âm Không lắp bộ tiêu âm ........................................................................................ 27 ĐCT ĐCD ...................................................................................................................................... 27 Có lắp tiêu bộ âm Không lắp bộ tiêu âm ........................................................................................ 27 ĐCT ĐCD ...................................................................................................................................... 27 d’1 .................................................................................................................................................... 27 d’ ..................................................................................................................................................... 27 d’2 .................................................................................................................................................... 27 2
  3. BỘ MÔN ĐỘNG CƠ ĐCT ĐCD ...................................................................................................................................... 27 K’ ............................................................................................................................................................ 27 Chương I NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG & ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ NGUỒN ĐỘNG LỰC CỦA ÔTÔ HIỆN NAY 3
  4. BỘ MÔN ĐỘNG CƠ ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ NGUỒN ĐỘNG LỰC CỦA ÔTÔ HIỆN NAY Vai trò của động cơ đốt trong và ôtô đối với sự phát triển của xã hội loài ngƣời: Kể từ khi con ngƣời phát minh đƣợc kỹ thuật biến đổi năng lƣợng từ dạng này sang dạng khác, mà chủ yếu biến thành cơ năng (gọi là công cơ) thì sức lao động đƣợc giảm thiểu một cách kinh ngạc, năng suất lao động tăng vƣợt bậc và giá thành sản phẩm làm ra ngày càng giảm. Từ đó các phƣơng tiện giao thông vận tải cổ xƣa của con ngƣời nhƣ: xe ngựa, xe bò… đƣợc cơ giới hóa thành xe tự chạy nhƣ các loại xe: ôtô, máy kéo, tàu thủy, tàu hỏa, máy bay, cho đến nay động cơ đốt trong vẫn là nguồn động lực chính dẫn động chúng. Otô lại là một trong những phƣơng tiện đƣờng bộ di chuyển nhanh nhất, nó giúp cho việc lƣu thông hàng hóa và đƣa chúng ta đi từ nơi này đến nơi khác đƣợc nhanh chóng nhằm tiết kiệm thời gian và sức lực lao động của con ngƣời. Động cơ đốt trong còn chiếm một vị trí quan trọng trong quá trình cơ giới hóa sản xuất mọi lĩnh vực công, nông, lâm, xây dựng, khai thác khoáng sản, hóa chất, dầu mỏ… Ngày nay đã có nhiều loại động cơ khác nhau nhƣ : động cơ điện, tuốc bin khí, tuốc bin nƣớc, động cơ chạy bằng nhiên liệu khí, năng lƣợng mặt trời… đã đƣợc nghiên cứu và sản xuất. song trên thực tế vẫn không đƣợc phổ biến và không thể thay thế hoàn toàn đƣợc động cơ đốt trong dùng nhiên liệu lỏng (xăng, diesel…) tinh chế từ dầu mỏ, đặc biệt là các loại động cơ đốt trong của ôtô và máy kéo, máy xây dựng do các lý do chủ yếu sau:  Giá thành chế tạo cao.  Không tiện dụng.  Không nhỏ gọn. Chiếc ôtô đầu tiên đƣợc chế tạo ra năm 1893, mỗi năm thế giới sản xuất khoảng 50 triệu xe, riêng Mỹ sản xuất trên 10 triệu xe. Theo thống kê của phòng thƣơng mại Mỹ năm 1992 nền công nghiệp ôto Mỹ đã tiêu thụ 77% cao su thiên nhiên, 50% cao su tổng hợp, 67% chì, 64% gang đúc, 40% máy công cụ, 25% thủy tinh, 20% vật liệu bán dẫn, 18% nhôm, 12% thép và hàng trăm triệu tấn nhiên liệu và dầu mỡ bôi trơn. Tên tuổi các hãng ôtô hàng đầu trên thế giới phải kể đến GM, FORD, TOYOTA, MERCEDES, NISSAN, RENAULT-VOLVO, FIAT…Các hãng này hàng năm sản xuất tới 35,3 triệu chiếc có giá trị khoảng 570 tỉ USD Ở nhật bản có một loạt nhà máy sản xuất ôto nhƣ: TOYOTA, NISSAN, MITSUBISHI, MADAZ, ISUZU, HONDA, SUZUKI, DAIHATSU, SUBARU… đang là đối thủ cạnh tranh lớn đối với các nhà sản xuất ôtô Mỹ và Tây Au. Chỉ tính riêng tại thị trƣờng Mỹ năm 1991 các hãng ôtô Nhật đã bán 3,1triệu xe. Riêng hãng TOYOTA có 4
  5. BỘ MÔN ĐỘNG CƠ những thời kỳ tại nhà máy lắp ráp bán tự động với qui mô mỗi 1,5 phút có một xe ôtô đƣợc xuất xƣởng. Tại Nam Triều Tiên có ba hãng lớn là: HYUNDAI, DAIWOO, KIA. Mỗi năm các hãng ôtô của CH Triều Tiên này sản xuất hai triệu xe các loại. Chính nhờ vào công nghiệp chế tạo ôtô mà nƣớc này đã trở thành một trong các nƣớc phát triển tại khu vực Châu Á Thái Bình Dƣơng hiện nay. Công nghiệp ôtô đƣợc coi là một ngành công nghiệp khổng lồ, giàu có nhất thế giới với sản lƣợng hàng năm đạt tới 600 tỷ USD. Đây là một ngành công nghiệp tổng hợp và cũng là nơi tập trung sự hoàn thiện công nghệ và ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật cao, có tác động thúc đẩy sự phát triển của các ngành công nghiệp khác nhƣ: cơ khí, điện, điện tử, vi điện tử, điều khiển tự đồng, vật liệu kim loại và phi phi kim loại, vật liệu mới, hóa học, cao su, sơn, chất dẻo, thủy tinh và xăng dầu… Trung bình một việc làm trong công nghiệp chế tạo ôtô tạo ra bảy việc làm trong các ngành công nghiệp hỗ trợ, dịch vụ bán hàng, dịch vụ bảo dƣỡng và sửa chữa. Chính vì vậy công nghiệp ôtô là động lực phát triển kinh tế xã hội một cách nhanh chóng nhất ở các nƣớc phát triển. Giá trị sản lƣợng của nền công nghiệp ôtô chiếm từ 7% ÷ 9% GNP Chính vì vậy thƣớc đo mức độ phát triển tiên tiến và hiện đại của một quốc gia trên thế giới đƣợc ngƣời ta dựa vào ba ngành mũi nhọn sau:  Công nghệ điện tử, tin học và viễn thông.  Công nghệ sinh học.  Công nghiệp ôtô (trong đó có công nghiệp chế tạo động cơ đốt trong). Vài nét về công nghiệp ôtô-động cơ đốt trong (bao gồm các loại ôtô, máy động lực, xe gắn máy hai bánh và các phƣơng tiện vận tải khác gần ôtô) Việt Nam bắt đầu từ những gara bảo dƣỡng và sửa chữa nhỏ, các nhà máy sửa chữa và lắp ráp xe hơi của Pháp trƣớc năm 1954. Sau đó Liên Xô cùng các nƣớc Đông Au cũ ở miền Bắc và Mỹ cùng các nƣớc Tây Au ở miền Nam vào những năm 1960-1975. Hiện nay, số lƣợng ôtô các loại đang lƣu hành trong cả nƣớc khoảng 385.000 chiếc, trong đó có 32% lƣợng xe tập trung tại thành phố Hồ Chí Minh. Điều này vừa đáp ứng đƣợc nhu cầu công nghiệp hóa của tp HCM tuy cũng gây ra những khó khăn trong đó có nạn ô nhiễm môi trƣờng không khí và tắc nghẽn giao thông. Nhu cầu bổ sung hàng năm khoảng 12.000 ÷ 15.000 chiếc/ năm và dự đoán sau năm 2000- 2005, số lƣợng xe ôtô các loại lƣu hành trên cả nƣớc sẽ lên đến trên 700.000 chiếc với nhu cầu bổ sung hàng năm là 50.000 ÷ 60.000 chiếc /năm. Tính đến đầu năm 1997, nông nghiệp Việt Nam đã đƣợc trang bị: 117200 máy kéo các loại, 44.000 động cơ tĩnh tại, 850.000 máy chế biến nông sản có sử dụng động cơ đốt trong, 21.000 ÷ 15.000 xe cơ giới nông thôn và gần 100.000 tàu thuyền cơ giới nông thôn. Trong đó khu vực phía Nam có khoảng 90.000 máy kéo các loại (chiếm 77% cả nƣớc), 371.000 động cơ tĩnh tại (chiếm 84% cả nƣớc), 705.000 máy chế biến nông sản có sử dụng động cơ đốt trong (chiếm 83% cả nƣớc ), 13.550 xe cơ giới nông thôn (chiếm 64,5% cả nƣớc) và 88.400 tàu thuyền cơ giới nông thôn (chiếm 88,4% cả nƣớc). 5
  6. BỘ MÔN ĐỘNG CƠ Đây là một lực lƣợng mạnh đã đảm nhiệm đƣợc 66% cơ giới hóa khâu làm đất ở ĐBSCL. Trong giai đoạn 1985 – 1995, số máy kéo lớn tăng 1,5 lần, máy kéo nhỏ tăng 3,5 lần và phƣơng tiện vận tải nông thôn 8 lần. Mức độ cơ giới hóa nông nghiệp ở ĐBSCL đạt 0,59 mã lực /ha (bình quân cả nƣớc : 0,421ha). Thực chất nƣớc ta cho đến nay chƣa có nền công nghiệp chế tạo xe, trƣớc đây chỉ có ngành sửa chữa và dịch vụ bảo dƣỡng xe. Từ năm 1990 trở lại đây Việt Nam bắt đầu có nền công nghiệp lắp ráp xe hơi và xe gắn máy, khi bắt đầu có các liên doanh lắp ráp ôtô, xe gắn máy, máy động lực của các hãng nổi tiếng trên thế giới vào Việt Nam. Tính đến năm 1996 Việt Nam đã có 14 dự án liên doanh lắp ráp xe với các hãng nổi tiếng trên thế giới đƣợc ký kết và cấp giấy phép (xem bảng danh sách các liên doanh). 14 liên doanh trên với tổng số vốn đầu tƣ gần 900 triệu USD và công suất lớn nhất dự kiến là 155.000 chiếc / năm. Liên doanh đầu tiên là MEKONG CAR đƣợc cấp phép hoạt động ngày 22-6-1992 và tiếp theo là Việt Nam Motor Corporation cũng cấp phép vào 8/1992, sản phẩm chủ yếu là xe du lịch, xe khách và xe vận tải cỡ trung. Các hãng ôtô của CH Triều Tiên cũng là các hãng tham gia tích cực vào chƣơng trình lắp ráp xe ở Việt Nam. Để nhập khẩu đƣợc 60.000 xe ta phải bỏ ra khoảng 1,4 tỷ USD, trong khi để lắp ráp đƣợc số xe này, chỉ cần xây dựng bốn nhà máy với khoảng vốn đầu tƣ để xây dựng là 200 triệu USD và vốn lƣu động 40 triệu USD. Tuy nhiên lắp ráp ôtô đòi hỏi phải có kỹ thuật và công nghệ cao, đặc biệt là công nghệ hàn, sơn, kỹ thuật vật liệu cao cấp, kỹ thuật lắp ráp, thử nghiệm… Vì vậy chúng ta thiếu vốn đầu tƣ, lại không nắm đƣợc công nghệ kỹ thuật và ph ƣơng pháp quản lý công nghiệp ôtô nên bắt buộc phải tìm các đối tác liên doanh lắp ráp và dần tiến tới chế tạo từng bƣớc các chi tiết và cụm chi tiết của ôtô trong nƣớc. Trọng tâm của phát triển công nghiệp ôtô Việt Nam không phải là giai đoạn lắp ráp mà là tiến trình nội địa hóa với mục tiêu đến năm 2005 sẽ nội địa hóa 30%. CÁC LIÊN DOANH LẮP RÁP ÔTÔ TẠI VIỆT NAM (ĐƠN VỊ VỐN ĐẦU TƢ: 1000 USD ) TỔNG TỔNG VỐN Ngày SẢN VỐN VIỆT ĐỊA Thành HÃNG LIÊN NƢỚC LD Lập LƢỢNG ĐẦU ĐIỂM DOANH NAM TƢ 6-91 MEKONG 10.000 35.995 6.000 tp NHẬT BẢN MOTORS HCM CORP 8-91 VIETNAM 10.900 58.000 5.400 Hà Nội MOTORS PHILIPIN CORP 12-93 VIETNAM 10.000 32.229 3.500 Hà ĐẠI HÀN Nội DAEWOO 6
  7. BỘ MÔN ĐỘNG CƠ MOTORS 4-94 STAR 9.600 50.000 4.000 Sông NHẬT BẢN MOTORS Bé CORP 4-95 MERCEDES 11.000 70.000 4.500 tp CHLB ĐỨC BENZ CORP HCM 4-95 DAIHATSU 3.600 32.000 10.080 Hà NHẬT BẢN Nội VIETINDO CORP 34.175 3.510 Đồng 4-95 VIETNAM 12.400 NHẬT BẢN SUZUKI CORP Nai 102.700 18.000 Hải 9-95 FORD 20.000 VIETNAM CO. MỸ Hƣng LTD 190.526 8.676 Đồng 9-95 CHRYSLER 17.000 MỸ VIETNAM Nai CO,LTD 89.609 9.828 Vĩnh 9-95 TOYOTA 20.000 NHẬT BẢN VIETNAM Phú 10-95 ISUZU 23.600 20.000 4.500 tp NHẬT BẢN VIETNAM HCM 2-96 VIET- SIN 2.200 4.000 Sông AUTOMOBILE SINGAPORE Bé CO. 6-96 HINO 1.760 17.030 2.676 Hà NHẬT BẢN Nội MOTORS VIETNAM 110.000 4.500 Đà 9-96 NISSAN 3.600 Nẵng VIETNAM MALAYSIA MOTORS 1.1 Động cơ đốt trong (ĐCĐT) nguồn động lực chính của ôtô hiện nay : Động cơ: là một thiết bị (một loại máy )thực hiện việc chuyển đổi bất kỳ một dạng năng lƣợng nào đó sang cơ năng để dẫn động máy công tác. CÁC DẠNG NĂNG LƢỢNG: ĐỘNG CƠ : Sức gió Động cơ gió Sức nƣớc Tuốc bin nƣớc CƠ NĂNG DẪN Điện năng Động cơ nhiệt ĐỘNG MÁY Hóa năng---nhiệt năng CÔNG TÁC Năng lƣợng mặt trời Năng lƣợng nguyên tử 7
  8. BỘ MÔN ĐỘNG CƠ Trong quá trình chuyển đổi năng lƣợng nói trên thì hiệu suất chuyển đổi (hiệu suất sử dụng nhiên liệu còn gọi là hiệu suất nhiệt) đóng vai trò rất quan trọng. Phổ biến nhất hiện nay là động cơ đốt trong –động cơ nhiệt. Sau đây là sơ đồ nguyên lý của động cơ nhiệt: Chuyển hóa năng Môi chất tích Nhiệt năng biến thành nhiệt (đốt cháy năng lƣợng (T và thành cơ năng (môi P của môi chất chất giãn nở sinh nhiên liệu) tăng) công) Động cơ nhiệt làm việc theo hai quá trình:  Đốt nhiên liệu (combustibles) dạng đặc, lỏng hoặc khí để sinh nhiệt.  Môi chất công tác thay đổi trạng thái để sinh công. Tùy thuộc hai quá trình xảy ra ở đâu mà động cơ nhiệt đƣợc chia làm hai loại:  Động cơ đốt trong (Internal Combustion Engine).  Động cơ đốt ngoài (External Combustion Engine). Động cơ đốt ngoài: Hai quá trình nêu trên xảy ra ở hai nơi, quá trình I ở bên ngoài động cơ.Cụ thể ở động cơ này nhiên liệu đƣợc đốt cháy trong lò đốt, bên ngoài động cơ. Nhiệt sinh ra đun sôi nƣớc tạo hơi, chính hơi nƣớc có áp suất và nhiệt độ cao này đƣợc đƣa vào xilanh của động cơ đẩy piston chuyển động tịnh tiến và làm trục khuỷu quay hoặc làm quay cánh tuốc bin (tuốc bin hơi nƣớc). Máy hơi nƣớc (kiểu piston) Động cơ đốt ngoài Tuốc bin hơi nƣớc (kiểu quay) Động cơ Stirling Động cơ đốt trong: Hai quá trình nêu trên xảy ra tại một nơi, trong động cơ này nhiên liệu đƣợc đốt cháy ngay trong bản thân động cơ (trong xilanh của động cơ kiểu piston). Nhiệt năng tích trong môi chất công tác là khí đã cháy (sản vật cháy) có nhiệt độ và áp suất cao đẩy piston đi xuống (môi chất công tác giản nở sinh công) làm trục khuỷu quay (cốt máy) của động cơ quay và truyền công suất cho máy công tác hoạt động. 8
  9. BỘ MÔN ĐỘNG CƠ Động cơ xăng Động cơ piston Động cơ diesel Động cơ khí Động cơ Wankel (động cơ quay) Động cơ đốt trong Động cơ phản lực Tuốc bin khí Động cơ piston tự do Cả hai loại động cơ đốt trong và đốt trong này đều có hai loại (kiểu) kết cấu:  Động cơ piston quay (Rotary Engines).  Động cơ Piston tịnh tiến (Reciprocating Engines). So sánh động cơ đốt trong với động cơ đốt ngoài ta thấy động cơ đốt trong có nhiều ƣu điểm lớn hơn (xem bảng so sánh) Động cơ đốt trong - Động cơ không tự khởi động Ƣu điểm : đƣợc. - Có hiệu suất nhiệt cao hơn:e =30 45%, tmax = 25300C (tuy nhiên chỉ tồn tại trong một khoảng thời gian rất nhỏ so với toàn bộ chu trình công tác của động cơ ) và tiêu hao nhiệt cho hệ thống làm mát ít hơn. - Nếu so sánh cùng công suất Ne thì:gọn nhẹ hơn vì không các chi tiết phụ nhƣ nồi hơi, bộ ngƣng tụ… - Dễ khởi động, khthời gian khởi động chỉ cần từ 3 đến 5 giây. - Dùng ít nƣớc, thậm chí không cần nƣớc nếu động cơ làm mát bằng gió. Nhƣợc điểm : - Dùng nhiên liệu đắt tiền: xăng, dầu diesel hoặc nhiên ở liệu thể khí. 9
  10. BỘ MÔN ĐỘNG CƠ Động cơ đốt ngoài Nhƣợc điểm: - Phải cần thời gian đốt lò (phải - Hiệu suất nhiệt thấp: chuẩn bị hàng giờ).  e  15%: máy hơi nƣớc. - Tốn nhiều nƣớc, vì vậy rất hạn chế khi sử dụng ở những nơi thiếu  e  25%: tuốc bin hơi nƣớc. nƣớc nhƣ sa mạc. tmax = 7000C, tmax này tồn tại trong suốt chu trình công tác của động cơ. Ƣu điểm: Vì vật liệu chế - Dùng loại nhiên liệu rẻ tiền, tạo động cơ (cánh tuốc bin) không thƣờng dùng nhiên liệu thể rắn chịu đƣợc độ cao, cho nên tổn thất (than,củi…)hoặc thể đặc (dầu cặn). nhiệt cho việc tản nhiệt động cơ cao - Động cơ tự khởi động khi áp lực hơn. hơi nƣớc đủ lớn. - Nặng nề và cồng kềnh hơn, vì có các thiết bị phụ: lò hơi, bộ ngƣng tụ… 10
  11. BOÄ MOÂN ÑOÄNG CÔ 11
  12. BOÄ MOÂN ÑOÄNG CÔ Cho đến nay động cơ đốt trong kiểu piston dùng nhiên liệu truyền thống sẵn có nhƣ động cơ xăng và động cơ diesel vẫn là nguồn động lực chính cho ôtô vì chúng có những lợi điểm sau:  Có hiệu suất sử dụng nhiên liệu tƣơng đối cao.  Có độ tin cậy và độ ổn định cao.  Nhân tố động lực học của xe rất tốt, đáp ứng linh hoạt các chế độ hoạt động thƣờng xuyên thay đổi của xe (gia tốc nhanh, quá tải tốt…).  Kích thƣớc khuôn khổ và trọng lƣợng tƣơng đối nhỏ nên dễ bố trí lắp đặt trên xe.  Dễ sử dụng và đã đƣợc sử dụng trong một thời gian quá dài nên đã tạo ra “thói quen” cho ngƣời sử dụng.  Nạp nhiên liệu nhanh và an toàn cao, lƣu trữ và bảo quản nhiên liệu trên xe đơn giản  Chi phí ban đầu thấp:  Giá thành chế tạo thấp.  Chi phí cung cấp và phân phối nhiên liệu thấp (chi phí cho cây xăng thấp).  Dễ bảo trì và giá thành bảo trì thấp. Tuy nhiên cả hai loại động cơ xăng và diesel nói trên vẫn còn rất nhiều mặt hạn chế mà cho đến ngày nay tất cả các nhà chế tạo ôtô trên thế giới vẫn phải tìm mọi cách để hoàn thiện chúng. Những nhƣợc điểm lớn của các loại động cơ truyền thống mà ta phải đối mặt là:  Gây hại cho môi trƣờng sống  Phát khí độc gây ônhiễm không khí  Làm tăng nhiệt độ khí quyển (gây hiệu ứng nhà kính)  Phá hủy tần ozon  Sự lệ thuộc hoàn toàn vào nhiên liệu lỏng là xăng và diesel dẫn tới nguy cơ cạn kiệt nguồn dầu mỏ một cách nhanh chóng. Theo các nhà chuyên môn dự đoán nếu lƣợng tiêu thụ dầu cứ tiếp tục nhƣ hiện nay, thì chỉ trong vòng từ 30 đến 40 năm nữa tất cả nguồn dầu trên thế giới sẽ cạn kiệt. Đây cũng chính là những lý do bắt buộc chúng ta, những con ngƣời chuẩn bị bƣớc vào thế kỷ 21 phải đƣơng đầu để bảo tồn môi trƣờng sống quí báu mà tạo hoá đã ban tặng cho chúng ta. Nhiệm vụ đặt ra cho các nhà khoa học cũng nhƣ các nhà chế tạo ôtô là nghiên cứu và phát triển các nguồn năng lƣợng mới, các loại nhiên liệu sạch thay thế dần nhiên liệu truyền thống (xăng và diesel) mà ngày đêm đang đƣợc đốt cháy hàng triệu tấn ở khắp mọi nơi trên trái đất của chúng ta. PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG(ĐCĐT): II. Có thể phân loại theo: 1. Dựa vào cách thức thực hiện chu trình công tác: động cơ hai kỳ, động cơ bốn kỳ. 2. Dựa vào nhiên liệu dùng cho động cơ: động cơ chạy bằng xăng, dầu diesel, khí thiên nhiên. 12
  13. BOÄ MOÂN ÑOÄNG CÔ 3. Dựa vào phƣơng pháp hình thành khí hổn hợp: hình thành khí hổn hợp bên ngoài (động cơ xăng, gas), hình thành khí hổn hợp bên trong (động cơ diesel). 4. Dựa vào phƣơng pháp đốt cháy khí hổn hợp công tác: đốt cháy cƣỡng bức (dùng tia lửa điện), động cơ tự cháy (động cơ diesel). 5. Dựa vào cấu tạo động cơ: động cơ một xilanh, động cơ hai xilanh… 6. Dựa vào khả năng thay đổi chiều quay của trục khuỷu: động cơ quay một chiều (quay trái hoặc phải), động cơ quay đƣợc hai chiều. 7. Dựa vào tính cao tốc của động cơ: cao tốc, trung bình tốc, thấp tốc. 8. Dựa vào công dụng của động cơ: động cơ tĩnh tại, động cơ tàu thuỷ, tàu hoả… 9. Dựa vào dạng của chu trình công tác:  Động cơ làm việc theo chu trình đẳng tích. Trong đó quá trình cháy của nhiên liệu đƣợc tiến hành ở thể tích không đổi (động cơ xăng và động cơ gas)  Động cơ làm việc theo chu trình đẳng áp: trong đó quá trình cháy của nhiên liệu đƣợc tiến hành ở áp suất không đổi. Loại này nhiên liệu đƣợc khí nén phun vào, ngày nay không đƣợc chế tạo nữa (động cơ diesel phun bằng khí nén).  Động cơ làm việc theo chu trình hổn hợp: trong đó có giai đoạn cháy đẳng tích và có giai đoạn cháy đẳng áp. 10. Dựa vào phƣơng pháp nạp:  Động cơ không tăng áp: là loại động cơ dựa vào sự chênh lệch áp suất ngoài trời và trong xilanh để nạp không khí và hoà khí vào xilanh.  Động cơ tăng áp: là loại động cơ có dùng máy nén để nạp không khí và hòa khí vào xilanh. Mục đích tăng công suất động cơ. 11. Dựa vào phƣơng thức tác dụng trên piston:  Động cơ tác dụng đơn: là loại động cơ trong đó chu trình công tác chỉ thực hiện ở một phía đỉnh piston (khí cháy tác dụng vào đỉnh piston).  Động cơ tác dụng kép: là loại động cơ trong đó chu trình công tác thực hiện ở hai phía piston (trên và dƣới). 13
  14. BOÄ MOÂN ÑOÄNG CÔ PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ Phân loại động cơ đốt trong theo đặc điểm kết cấu của chúng nhƣ sau: Phân loại theo số xilanh: Căn cứ vào số xilanh, phân động cơ đốt trong làm hai loại: động cơ một xilanh và động cơ nhiều xilanh. Tăng số xilanh là một trong những biện pháp tăng công suất có tính kinh tế cao. Ngày nay động cơ đốt trong đã có loại có đến 54 xilanh. Phân loại theo vị trí tƣơng đối của xilanh với trục khuỷu: a. Động cơ đứng: (hình 1.a) động cơ đốt trong có các xilanh đặt theo phƣơng thẳng đứng. Loại động cơ chiếm tuyệt đại bộ phận. b. Động cơ nằm: (hình 1.b) động cơ đốt trong có các xilanh lắp đặt theo phƣơng nằm ngang. Kết cấu động cơ này rất đơn giản và công suất nhỏ. c. Động cơ hình sao: gồm các loại động cơ mà đƣờng tâm xilanh nằm trong các mặt phẳng thẳng góc với đƣờng tâm của trục khuỷu. Loại này có khá nhiều xilanh, các xilanh sắp xếp theo các hình sao 3,5 hoặc 9 cánh. Mỗi cánh của động cơ hình sao tƣơng đƣơng với một hàng xilanh. Số xilanh trên mỗi hàng xilanh không quá 6. Số cánh trong hình sao không quá 9. (hình 2) Phân loại theo số hàng xilanh: Để tăng công suất động cơ, thƣờng tăng số xilanh, nhƣng số xilanh trên một hàng không quá 12. Vì vậy dùng động cơ nhiều hàng xilanh. Gồm các loại sau: a. Động cơ một hàng xilanh: trong loại động cơ này, các đƣờng tâm xilanh đều nằm trong mặt phẳng chứa đƣờng tâm trục khuỷu hoặc song song với đƣờng tâm trục khuỷu (loại cơ cấu khuỷu trục-bielle lệch tâm) b. Động cơ hai hàng xilanh:  Loại động cơ này trƣớc kia thƣờng dùng trong máy bay (động cơ chữ V làm mát bằng nƣớc). Sau đó đƣợc dùng rất nhiều trên ôtô và xe tăng. Có thể nói rằng động cơ chữ V (hình 3.a) đang chiếm ƣu thế tuyệt đối. Góc giữa hai hàng xilanh thƣờng là 55o, 60o, 90o, 135o.  Loại động cơ đối xứng có góc giữa hai đƣờng tâm xilanh bằng 180 o cũng có thể xếp vào loại động cơ chữ V đặc biệt. Hình 3.b giới thiệu loại động cơ hai hàng xilanh cùng trong một mặt phẳng nằm ngang. c. Động cơ ba hàng xilanh: Thƣờng bố trí theo hình W (nhƣ hình 4). Góc giữa các hàng thƣờng là 40o, 60o, 80o… Loại này trƣớc đây thƣờng dùng trên máy bay, ngày nay không còn đƣợc sử dụng trên máy bay nữa. Một số xe tăng dùng loại động cơ W này nhƣng thƣờng đặt úp sấp. d. Động cơ bốn hàng xilanh: Loại này thƣờng dùng trong máy bay. Cách bố trí có thể theo kiểu chữ X, H hay hai chữ V chắp vào nhau (hình 5). 14
  15. BOÄ MOÂN ÑOÄNG CÔ e. Động cơ đốt trong năm hàng xilanh trở lên: đều đƣợc gọi chung là động cơ hình sao. Phân loại theo số trục khuỷu: a. Động cơ có một trục khuỷu: loại này chiếm tuyệt đại đa số, phần lớn đƣợc sử dụng trong các ngành giao thông vận tải, công nghiệp và nông nghiệp… b. Động cơ có hai trục khuỷu: (hình 6) kết cấu của động cơ này do hai động cơ chữ V hợp lại với nhau mà thành. Để đảm bảo tính đồng tốc, dùng bánh răng trung gian để liên kết hai động cơ với nhau. c. Động cơ hai trục khuỷu theo hình 7 thƣờng dùng cho động cơ hai kỳ. d. Động cơ ba trục khuỷu trở lên: (hình 8 và hình 9). Loại động cơ này thƣờng là động cơ hai kỳ. e. Động cơ không có trục khuỷu: bao gồm các loại: động cơ piston tự do (hình 10), động cơ piston quay (động cơ WANKEL) (hình 11), động cơ dĩa… CÁC HỆ THỐNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG: Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền: Gồm các chi tiết chủ yếu: thân máy, nắp xilanh, piston, thanh truyền, trục khuỷu, hộp trục khuỷu, nắp hộp trục khuỷu, bánh đà. Nhiệm vụ của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền là để biến chuyển động thẳng của piston thành chuyển động quay tròn của trục khuỷu. Cơ cấu phối khí: Cơ cấu này bao gồm các chi tiết: cặp bánh răng dẫn động, trục cam, con đội, lò xo supap, supap, ống nạp, ống thải. Nhiệm vụ của cơ cấu này đóng mở supap nạp và thải đúng thời gian qui định để thực hiện việc thay đổi môi chất công tác trong xilanh, giúp động cơ làm việc liên tục. 1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu : Hệ thống này có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu và tạo thành khí hổn hợp: nhiên liệu với không khí, đảm bảo nhiên liệu cháy tốt cho động cơ hoạt động bình thƣờng. Hệ thống nhiên liệu động cơ (HTNLĐC) diesel khác hẳn hệ thống nhiên liệu động cơ xăng:  HTNLĐC diesel gồm có: thùng chứa nhiên liệu, bình lọc thô, bơm chuyển, bình lọc tinh, bơm cao áp, vòi phun.  HTNLĐC xăng gồm có: thùng chứa nhiên liệu, bơm xăng, bầu lọc, bộ chế hòa khí. 15
  16. BOÄ MOÂN ÑOÄNG CÔ Hệ thống đánh lửa: Hệ thống này bao gồm những bộ phận tạo ra dòng điện có điện thế cao (hàng vạn volt) phát ra tia lửa điện có cƣờng độ mạnh làm cháy hổn hợp khí, chỉ có động cơ xăng, ga mới có hệ thống đánh lửa. Nó bao gồm các bộ phận: bộ tăng điện (bobin), tụ điện, bộ chia điện và bugi. 2. Hệ thống làm mát: Nhiệm vụ của hệ thống là đảm bảo tản nhiệt từ động cơ ra ngoài để động cơ làm việc bình thƣờng. Có hai cách làm mát:  Hệ thống làm mát bằng nƣớc gồm: bơm nƣớc, khoảng không để chứa nƣớc trong xilanh, nắp máy, két nƣớc, quạt gió và hệ thống dẫn nƣớc và quạt gió.  Hệ thống làm mát bằng gió bao gồm: các phiến tản nhiệt trên thân máy, nắp xilanh, quạt gió, các bản hƣớng gió và cơ cấu dẫn động quạt gió. 3. Hệ thống bôi trơn: Nhiệm vụ của hệ thống này là đƣa dầu nhờn đến các mặt ma sát trong động cơ để làm giảm ma sát, tẩy sạch các mặt ma sát, làm mát ổ trục. Hệ thống bôi trơn gồm: cacte chứa dầu nhờn, bơm dầu, bình lọc thô và tinh, két dầu, đồng hồ đo áp suất và đƣờng ống dẫn. 4. Hệ thống khởi động: Nhiệm vụ của hệ thống này là đảm bảo cho động cơ khởi hành đƣợc nhanh chóng.  Các phƣơng pháp khởi động:  Quay tay.  Bằng động cơ điện cở nhỏ (đề ma rơ).  Bằng động cơ xăng cở nhỏ (máy lai).  Bằng không khí nén. Trong ôtô:  Quay tay.  Bằng điện. Máy kéo:  Bằng điện.  Máy lai nhỏ. Tàu thuỷ: Bằng khí nén. Động cơ diesel tĩnh tại: bằng khí nén. 16
  17. BOÄ MOÂN ÑOÄNG CÔ CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 17
  18. BOÄ MOÂN ÑOÄNG CÔ PHẦN 1: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG § I.ĐỊNH NGHĨA CÁC DANH TỪ KỸ THUẬT CƠ BẢN Quá trình công tác: Quá trình công tác của động cơ là tổng số tất cả những biến đổi xảy ra với môi chất công tác trong xilanh động cơ. Quá trình công tác gồm nhiều bộ phận riêng rẽ (vd: nạp, nén, nổ giản, thải) cái nọ kế tiếp sau cái kia trong một trật tự nhất định và đƣợc lặp đi lặp lại có tính chu kỳ. Chu trình công tác: Chu trình công tác của động cơ là tổng cộng tất cả những phần của quá trình xảy ra trong thời gian của một giai đoạn (hoặc thời kỳ) trong một xilanh của động cơ Khái niệm về chu trình công tác là nói sự thay đổi môi chất công tác trong xilanh động cơ. Tính chu kỳ của chu trình công tác đƣợc đặc trƣng bằng số hành trình của piston cần thiết để thực hiện chu trình đó. Vì vậy đối với động cơ đốt trong hiện nay có thể chia làm hai loại: a. Bốn kỳ: phải cần bốn hành trình piston mới hoàn thành đƣợc một chu trình công tác của động cơ. b. Hai kỳ: chỉ cần hai hành trình của piston thì hoàn thành một chu trình công tác của động cơ. Kỳ (hay thì) (stroke): Là một phần của chu trình xảy ra giữa hai vị trí của cơ cấu bielle-trục khuỷu có thể tích lớn nhất và nhỏ nhất (tức là trong thời gian một hành trình của piston) Điểm chết (tử điểm-point mort): Là vị trí mà khi piston ở các vị trí đó dù ta có tác dụng một lực nào trên piston cũng không làm cho trục khuỷu của động cơ quay( tức là không sinh ra moment quay).  Điểm chết mà ở đó trục khuỷu hƣớng từ tâm trục vào phía trong của cơ cấu (hƣớng về phía piston) thì gọi là” điểm chết trong”.  Điểm chết mà ở đó trục khuỷu hƣớng từ tâm ra ngoài cơ cấu gọi là “điểm chết ngoài”. Khi xilanh đƣợc bố trí trên đƣờng tâm trục khuỷu ngƣời ta gọi là “điểm chết trong” là điểm chết trên (ĐCT) hoặc tử điểm thƣợng (TĐT) (point Mort Haut – PMH) (TDC) và “điểm chết ngoài” là điểm chết dƣới hoặc tử điểm hạ (ĐCD or TĐH) (Point Mort Bat) (PMB or BDC). 18
  19. BOÄ MOÂN ÑOÄNG CÔ Hành trình của piston(s): Là khoảng cách giữa hai điểm chết. Thể tích buồng nén (Vc): Hay còn gọi là thể tích buồng cháy. Thể tích không gian nén Vc là thể tích bé nhất của xilanh đối với một chu trình. 1. Thể tích công tác của xilanh (Vh): Là hiệu số giữa thể tích lớn nhất của xilanh và thể tích buồng nén. Vh = Va – Vc Đôi với xilanh chỉ có một piston thì thể tích công tác đƣợc tính nhƣ sau: D Vc ĐCT Vmax S Vh ĐCD D 2 Vh  S 4  D = đƣờng kính của xilanh ( hoặc có thể lấy gần đúng bằng đừơng kính của piston)  S = hành trình của piston. 2. Tỉ số nén () Tỉ số nén ( )của động cơ là tỉ số giữa V lớn nhất của xilanh chia cho V buồng nén. V V V V   max  c h  1  h Vc Vc Vc Tỉ số nén là một thông số quan trọng, nó có một ý nghĩa rất quan trọng đối với quá trình làm việc của động cơ. Nó có ảnh hƣởng rất nhiều đến những thông số khác của động cơ. II. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC ĐỘNG CƠ 4 KỲ KHÔNG TĂNG ÁP: .NLLV Của Động Cơ Diesel Bốn Kỳ Đƣợc Tiến Hành Nhƣ Sau: ƣ1 = góc mở sớm suppap nạp (Sn) ƣ2 = góc đóng muộn Sn ƣ1-2 = toàn bộ góc mở của Sn 19
  20. BOÄ MOÂN ÑOÄNG CÔ ƣ2-3 = góc ứng với quá trình nén ƣ3 = góc phun sớm ƣ3-4-5 = góc ứng với quá trình cháy và giãn nở ƣ5 = góc mở sớm suppap thải (St) ƣ5-6 = toàn bộ góc mở của St ƣ6 = góc đóng muộn St HÀNH TRÌNH THỨ NHẤT: HÀNH TRÌNH NẠP  Ơ đầu hành trình này (lúc piston ở ĐCT) toàn bộ VC chứa SVC còn sót lại ở chu trình trƣớc và đƣợc gọi là khí sót (điểm r). áp suất khí sót P r gần bằng áp suất khí trời Po piston tiếp tục đi xuống từ ĐCT đến ĐCD không gian phía trên piston tăng trong xilanh hình thành chân không  không khí đƣợc hút vào xilanh qua SN trong suốt quá trình nạp. Lúc này ST đóng. trên đồ thị công: hành trình nạp ứng với rr’a  THỰC TẾ:SN mở sớm hơn trƣớc khi piston tới ĐCT (điểm d1) góc ứng với đoạn d1r = góc ƣ1 gọi là góc mở sớm SN, đồng thời SN đóng muộn hơn so với ĐCD (điểm d2), góc ứng với đoạn ad2 = góc ƣ2= góc đóng muộn SN Vì vậy thời gian thực tế của quá trình nạp lớn hơn thời gian của hành trình nạp. HÀNH TRÌNH THỨ HAI: HÀNH TRÌNH NÉN  Piston đi từ ĐCD đến ĐCT, Vxilanh giảm dần không khí bị nén lại áp suất và nhiệt tăng lên  Trên đồ thị công, hành trình nén đƣợc thể hiện bằng đoạn ac’c”. thực tế quá trình nén chỉ bắt đầu khi các SN và ST đóng hoàn toàn thời gian của quá trình nén nhỏ hơn thời gian của hành trình nén.  Ơ cuối quá trình nén (điểm 3’), nhiên liệu đƣợc phun vào xilanh nhờ kim phun. Góc ứng với đoạn c’c” hoặc góc ƣ S = góc phun sớm. HÀNH TRÌNH THỨ BA: HÀNH TRÌNH CHÁY VÀ GIẢN NỞ  Piston đi từ ĐCT đến ĐCD. Hành trình này gồm:quá trình cháy + quá trình giản nở.  Nhiên liệu đƣợc cháy nhanh, áp suất và nhiệt độ tăng mãnh liệt. Sau đó nhiên liệu đƣợc cháy đều hơn.  Đoạn Z’Z = cháy đẳng áp. quá trình cháy kết thúc tại x  Sau đó là quá trình giản nở.  Hành trình này sinh công có ích do đó đƣợc gọi là hành trình công tác HÀNH TRÌNH THỨ TƢ: HÀNH TRÌNH THẢI  Piston đi từ ĐCD đến ĐCT và tiến hành đẩy SVC ra ngoài xilanh động cơ.  THỰC TẾ: Ở cuối quá trình giản nở, ST mở sớm hơn một chút so với ĐCD (điểm b’). góc ứng với đoạn b’b = góc ƣ5 = góc mở sớm ST. đồng thời với ST cũng đóng muộn hơn sau ĐCT (điểm r’). góc ứng với đoạn rr’ = góc ƣ6 = góc đóng muộn ST 20
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học